Transcript Protocolos para Videoconferência H.323 x SIP - Logic

Protocolos para
Videoconferência
H.323 vs. SIP
Aluno: Henrique Fassi Lobão
H.323 vs. SIP
Histórico
Arquitetura e funcionamento
Análise comparativa para o uso no 3GSM
Conceitos importantes
VoIP
Unicast
Multicast
Broadcast
H.323 vs. SIP
Histórico
H.323 - Histórico
Conjunto de recomendações da ITU
(International Telecommunications Union)
para comunicações multimídia em
ambientes LAN que não garantam QoS
(Quality of Service).
Tem sua primeira versão aprovada em
1996 pelo Study Group 16.
Atualmente encontra-se na versão 5,
aprovada oficialmente em Julho de 2003.
H.323 - Histórico
É parte de um conjunto maior de padrões
para videoconferência (H.32X)
H.320 (ISDN) Integrated Services Digital
Network
H.324 (PSTN) Public Switched Telephone
Network
SIP - Histórico
Surgiu em 1990 de pesquisas de Henning
Schulzrinne, no Departamento de Ciência da
Computação da Universidade de Columbia
Em 1996 foi enviado um “rascunho” contendo os
elementos chave do SIP para o IETF
Em 1999 após algumas alterações o IETF
submeteu a primeira especificação do SIP (RFC
2543)
Muitas empresas ficaram receosas em investir
no SIP, pois já existiam protocolos difundidos no
mercado (H.323 e MGCP (Media Gateway Control
Protocol))
SIP - Histórico
O IETF continua o trabalho com o SIP e em
2001 libera outra especificação (RFC 3261)
Ainda em 2001 várias empresas começam a
lançar produtos e serviços baseados no SIP
Hoje, apoiado por várias empresas como Sun e
NortelNetworks acredita-se que o SIP se tornará
um protocolo tão significativo quanto o HTTP e o
SMTP
H.323 - Características
Principais características:








Padronização de codecs
Interoperabilidade
Independência da rede utilizada
Independente de plataforma e aplicação
Suporte a conferência multiponto
Administração de banda utilizada
Suporte a multicast
Flexibilidade
SIP - Características
Principais características





Simplicidade
Extensibilidade
Escalabilidade
Conferência multiponto
Suporte a multicast
H.323 vs. SIP
Arquitetura
H.323 - Arquitetura
Principais componentes:




Terminais
Gateways
Gatekeepers
Multipoint Control Units (MCUs)
H.323 – Arquitetura (Terminais)
São os clientes que provém comunicação
bi-direcional em tempo real com outros
terminais H.323, gateways ou MCUs.
Essa comunicação pode consistir apenas
de voz, voz e dados, voz e vídeo, ou voz,
vídeo e dados.
H.323 - Arquitetura (Terminais)
Elementos obrigatórios:

Voz

H.245 – Usado para negociar
o uso do canal e capacidades

H.225.0 – Usado para
sinalização e estabelecimento
da chamada

RAS – Protocolo para
comunicação com
Gatekeepers

RTP/RTCP – Sequenciamento
de pacotes de áudio e vídeo
Elementos opcionais:

Video

T.120 – Comunicação de
dados (chat, flip chart)
H.323 - Arquitetura (Gateways)
São tradutores entre terminais H.323 e
outros tipos de terminais.
Podem traduzir:



Formatos de transmissão (ex.: H.225.0 para
H.221)
Procedimentos de comunicação (ex.: H.245
para H.242)
Codecs de áudio e video
H.323 - Arquitetura (Gateways)
Aplicações mais comuns:



Link com terminais PSTN análogos
Link com terminais ISDN (H.320)
Link com terminais PSTN (H.324)
H.323 - Arquitetura (Gateways)
Algumas funções/características são
deixadas a cargo do projetista. Ex.:



O número de terminais H.323 que podem se
comunicar através do gateway;
O número de conferencias independentes e
simultâneas;
As funções de conversão de audio, video e
dados; etc.
H.323 - Arquitetura (Gatekeepers)
É o componente mais importante em um
ambiente H.323
Atua como ponto central para chamadas
efetuadas dentro de uma zona
Zona: conjunto de todos os terminais, gateways
e MCUs administrados por um gatekeeper (zona
H.323)
Provem serviços de controle de chamadas


Tradução de endereços
Administração da largura de banda utilizada
H.323 - Arquitetura (Gatekeepers)
Uma característica opcional mas muito
valiosa é a capacidade de rotear
chamadas

Provedores de serviço utilizam essa
habilidade para tarifar as chamadas que
passem por suas redes
As funcionalidades de getekeeper podem
ser incorporadas em implementações de
gateways e MCUs
H.323 - Arquitetura (Gatekeepers)
Funções requeridas:




Tradução de endereços
Controle de admissões
Controle de largura de banda
Administração de zona
Funções opcionais:




Sinalização de controle de chamada
Autorização de chamadas
Administração de largura de banda
Administração de chamadas
H.323 - Arquitetura (Gatekeepers)
H.323 - Arquitetura (MCUs)
Os MCUs (Multipoint Control Units)
suportam conferências entre 3 ou mais
dispositivos
São constituídos de:


Um Multipoint Controller (MC), que é
requerido
Zero ou mais Multipoint Processors (MP)
H.323 - Arquitetura (MCUs)
O MC manipula negociações H.245 entre todos os
terminais para determinar capacidades em comum
O MC também controla recursos da conferência
determinando qual, se alguma, das streams de áudio e
vídeo usarão multicast
O MC não lida diretamente com nenhuma das streams
de mídia
É função do MP mixar, chavear e processar bits de
áudio, vídeo e dados
As capacidades de MC e MP podem existir em um
componente dedicado ou como parte de outros
componentes H.323
H.323 - Arquitetura (MCUs)
H.323 - Arquitetura (MCUs)
Conferencias multiponto podem ser
centralizadas, descentralizadas ou hibridas
Centralizadas:



Requerem a existência de um MCU
Todos os terminais enviam as streams de áudio,
vídeo, dados e controle para o MCU em um esquema
ponto a ponto
Um MCU típico que suporta conferencias multiponto
centralizadas é consistido de um MC e um MP de
áudio, vídeo e/ou dados
H.323 - Arquitetura (MCUs)
Descentralizadas:






Podem fazer uso da tecnologia de multicast
Os terminais H.323 participantes enviam áudio e vídeo para os
outros terminais sem enviar os dados para o MCU
A comunicação multiponto de dados ainda é controlada de
forma centralizada pelo MCU
As informações do canal de controle H.245 ainda são enviadas
para um MC de forma ponto a ponto
Os terminais de destino são responsáveis por processar as
múltiplas streams de áudio e vídeo que chegam
Os terminais usam o canal de controle H.245 para informar a um
MC quantas stream simutaneas de áudio e vídeo ele pode
decodificar
H.323 - Arquitetura (MCUs)
Hibridas:



Utiliza uma combinação de características
centralizadas e descentralizadas
Os sinais H.245 e ou a stream de áudio ou de
vídeo são processadas através de
mensagens ponto a ponto para o MCU
A stream restante (áudio ou vídeo) é enviada
aos outros participantes por multicast
H.323 - Arquitetura (MCUs)
H.323 - Arquitetura (MCUs)
H.323 – Arquitetura (visão geral)
H.323 – Arquitetura (componentes)
SIP - Arquitetura
Componentes:




User Agents
Registrar Servers
Proxy Servers
Redirect Servers
SIP – Arquitetura (User Agents)
São os dispositivos de usuário final como
telefones celulares, PDAs, PCs, etc.
usados para criar a administrar sessões
SIP. O User Agent Client inicia a
mensagem e o User Agent Server a
responde.
SIP – Arquitetura (Registrar Servers)
São bases de dados que contém as
locações de todos os User Agents em um
domínio. Esses servidores resgatam e
enviam endereços IP e outras
informações pertinentes dos participantes
para os Proxy Servers.
SIP – Arquitetura (Proxy Servers)
Aceitam requisições de sessão feitas por
uma UA e consultam o Registrar Server
para obter as informações de
endereçamento do UA de destino. Ele
então encaminha o convite de sessão
diretamente para o UA de destino se este
estiver no mesmo domínio ou para outro
Proxy Server se estiver em outro domínio.
SIP – Arquitetura (Redirect Servers)
Permite aos Proxy Servers direcionarem
os convites de sessão SIP para domínios
externos. Os Redirect Servers podem
residir no mesmo hardware que os Proxy
Servers e os Registrar Servers.
H.323 - Arquitetura (Protocolos)
Conjunto interno de protocolos:







H.245
H.225.0
RAS
T.120
H.261
G.711
Etc...
H.323 - Arquitetura (Protocolos)
H.323 - Arquitetura (Protocolos)
RAS
As mensagens RAS são codificadas
usando ASN.1 (Abstract Syntax Notation
One)
As mensagens RAS são usadas para:






Descoberta de gatekeeper
(frequentemente feita manualmente)
Registro no gatekeeper
Resolução de nomes
(apelido H.323  endereço IP)
Controle de admissão
Controle de largura de banda
Requisição de estado
Portas UDP:


1718 (descoberta de GK)
1719
H.323 - Arquitetura (Protocolos)
H.225.0, H.245
H.225.0:



H.225.0 x Q.931
Protocolo de sinalização de
chamada
Codificado em ASN.1
H.245:




Determinação mestre/escravo
Troca de capacidades
Administração de stream de
mídia e dados
Codificado em ASN.1
Portas:


H.225.0 (CS): TCP, porta 1720
H.245: TCP, dinâmica (>1024)
H.323 - Arquitetura (Protocolos)
Video codecs
H.261:

Compressão de imagem intra-Frame
(similar à JPEG, I-Frames) e inter-frame
compensação de movimento (P-Frames)
H.263:


Sucessor do H.261
Mesma qualidade de vídeo mas com taxa
de bits mais baixa
H.264:

MPEG-4
RTP (Real Time Transport Protocol)

Função de transporte ponto a ponto
Portas:

UDP: dinâmicas (>1024)
RTP portas pares
RTCP portas impares
H.323 - Arquitetura (Protocolos)
Audio codecs
G.711:

PCM, 64kbits, qualidade de voz: boa
G.722:

16kbits, qualidade de voz: baixa
G.723.1:

5.3kbits, qualidade de voz: baixa
G.729:

8kbits, qualidade de voz: boa
RTCP (RTP Control Protocol)


Retorno de qualidade
Controle da sessão RTP
Portas:

UDP: dinâmicas (>1024)
RTP portas pares
RTCP portas impares
H.323 - Arquitetura (Protocolos)
V.150, T.120 e T.38
T.120:




Usado para “conferência de
dados”
Compartilhamento de
imagem, quadro branco
(T.127)
Transferênia de arquivos
(T.128)
Chat (T.134)
V.150: Modem sobre IP (MoIP)
T.38: Fax sobre IP (FoIP)
Portas:

T.120: TCP 1503
SIP – Arquitetura (Protocolos)
SDP: Encapsulado nas mensagens
INVITE sip:[email protected] SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP h.a.com:5060
From: Alice <sip:[email protected]>
To: Bob <sip:[email protected]>
Call−ID: [email protected]
CSeq: 1 INVITE
Contact: <sip:[email protected]>
Content−Type: application/sdp
Content−Length: 147
v=0
o=alice 2890844526 2890844526 IN IP4 a.com
c=IN IP4 100.101.102.103
t=0 0
m=audio 49170 RTP/AVP 0
H.323 – Arquitetura
(estabelecimento de conexão)
Criação da chamada H.323
Estabelecimento do meio de comunicação
Liberação da chamada
Para o exemplo a seguir:



Dois terminais (T1 e T2)
Conectados a um gatekeeper
Sinalização direta de chamada
H.323 – Arquitetura
(estabelecimento de conexão)
H.323 – Arquitetura
(estabelecimento de conexão)
H.323 – Arquitetura
(estabelecimento de conexão)
H.323 – Arquitetura
(estabelecimento de conexão)
H.323 – Arquitetura
(estabelecimento de conexão)
GK
Terminal
Terminal
RAS
H.225.0
H.245
Mídia (RTP)
EC
SIP – Arquitetura
(estabelecimento de conexão sem proxy)
SIP – Arquitetura
(estabelecimento de conexão – mesmo domínio)
SIP – Arquitetura
(estabelecimento de conexão – domínios distintos)
H.323 vs. SIP
Analise comparativa dos protocolos
Fatores importantes a considerar
para a escolha de um protocolo
H.323 vs. SIP
Critérios de comparação utilizados:





Complexidade
Capacidade de extensão
Escalabilidade
Utilização e manutenção de recursos
Serviços
Complexidade
(Conjunto de mensagens)
Complexidade
(Conjunto de mensagens)
Complexidade
(Tamanho das mensagens)
Complexidade
(Tamanho das mensagens)
Complexidade
(Geração e codificação)
H.323:



Processos separados
Overhead
Problemas da geração direta
SIP:


Não há codificação, apenas geração
Tokenização não gera overhead
Complexidade
(Decodificação e parser)
H.323:


Operações de mapa de bits
Comparação de strings
SIP:



Comparação de strings
Funções hash
Uso de tokenização o torna mais eficiente
Complexidade
(Debugging)
H.323:

Codificação binária exige ferramentas
especias para análise das mensagens
SIP:

Mensagens textuais facilitam o entendimento
humano
Capacidade de Extensão
H.323:


Possui uma estrutura para acréscimo de
características específicas do fabricante
(NonStandardParameter)
Qualquer outro tipo de extensão pode implicar em
lançamento de uma nova versão do protocolo
SIP:


Pode ser estendido apenas com a definição de novas
informações do cabeçalho
As extensões podem ser publicadas em RFC
separada ou atualizadas na RFC principal do SIP
Escalabilidade
H.323:


Originalmente definido para LANs
Vários conceitos foram adicionados para
acomoda-lo em grandes ambientes
SIP:

Projetado visando o uso em WANs e grande
massa de usuários
Utilização e Manutenção de Recursos
Consumo de Banda (Air-link)

É esperado que não haja muita diferença no número
de mensagens e de bytes trocados no link durante
uma conferência
CPU e memória

H.323:
O uso de PER (Packed Encoding Rules) torna a mensagem
mais eficiente para o armazenamento
O grande número de protocolos internos gera complexidade
de interação

SIP:
As mensagens textuais são menos eficientes para
armazenamento
A simplicidade no tratamento das mesmas torna o protocolo
muito mais leve
Serviços
H.323:


São definidos na série H.450 de especificações no
entanto o suporte aos serviços é específico à
implementação
Muitos deles não são desenvolvidos largamente e
existem dúvidas no mercado se algum dia eles serão
largamente implementados
SIP:

A RFC do SIP não define rigorosamente os serviços.
Eles são específicos de implementação.
Recomendação
Criteria
H.323
SIP
Choice/Reason
Very complex
Simple
SIP – TTM / reduced
complexity of
development
Complex, many messages
for similar functionality
Logically numbered
responses for
extension, smaller set
of messages for same
funcitonality
SIP – TTM and
extensibility
Have to alter tools on each
extension.
Simple Tool developed
once
SIP – TTM / reduced
complexity of
development
Re-use of code
H.323 and H.32x
SIP and Web
SIP – more modular
Service and Protocol
Interactions
H.323 and H.32x
SIP and Web - more
modular
SIP – more modular
Complexity
Message Set
Debugging
Recomendação
Methods for
implementing
services
Distributed Call
Signaling
Extensibility
Version
Compatability
Feature Evolution
Operators in charge
of own services
Modularity
Can support all
Can support all
Equivalent.
Can Support
Can Support
SIP – TTM / reduced
complexity
Extensible
More Extensibility
SIP – more options for
extension
YES
YES – the Requires,
Supported and ProxyRequire headers
provide more
flexibility than H.323
SIP – more flexibility to
support for multiple
variants co-existing.
Same as above
Same as above
Same as above
Less Ability – more
complex ASN.1
Higher Ability – text
formats and extension
headers.
SIP – Operators will be
less dependent on
vendors to add new
services.
Umbrella Standard –
designed for limited
feature set.
Modular designed around
other web
technologies and can
do GSTN services too.
SIP – built for web. H.323
originally derived
from circuit world.
Recomendação
Codecs
Equivalent
Equivalent
Equivalent
Facility redirect
Also header
Equivalent
Installed base designed
for reliable transport
Designed for it
Equivalent[1]
Wide Area
Support
YES
YES
Equivalent
Large Number of
Calls
YES
YES
Equivalent
Can do both
Can do both
Equivalent
Clients, MC, MGCF –
CSCF optional
UA, MC, MGCF, CSCF
optional
Equivalent
More processor
overhead, smaller
messages
Less processor
overhead, larger
messages
Comparable –
bandwidth vs.
component complexity
decision
All modes – H.224 floor
control
All modes – GCCP,
SCCP or even H.224
floor control
Comparable – No RFC
exists saying which to
use for SIP.
3rd party CC
Scalability
Call States
Elements that
must maintain
states
Msg processing
Conferencing
Recomendação
Conferencing
All modes – H.224 floor
control
All modes – GCCP, SCCP or
even H.224 floor
control
Comparable – No RFC
exists saying which to
use for SIP.
DCS
Would have to be altered
more than SIP
A closer original design fit
SIP – TTM
Resources
No opinion
No opinion
Comparable
Air-link bandwidth
Smaller Messages
Larger Messages
H.323 – smaller messages
CPU
More processing
Less processing
SIP – less processing
QOS/RRM
Interactions
Same Issues
Same Issues
Equivalent
Services
High TTM
Low TTM
SIP – long term lower TTM
and complexity
H.323 more explicitly defined
SIP defined in
whitepapers/drafts
Equivalent but H.323 better
standardization
Equivalent – still issues with
use of UPD and
reliability which are
related
Equivalent
Equivalent
Needs work – consortia
defined imbedded in
protocol
Needs work – consortia
defined – separate
protocol
Comparable
Supported Services
Delay Times
Billing
Recomendação
YES
YES
SIP – TTM / less code
Capabilities
Exchange
Better for media – worse for
signaling extensibility
Worse for media – better
for signaling
extensibility
SIP – signaling is more of
an issue.
Personal Mobility
Added nomadicity later v3 –
location based services
still ongoing
Designed for nomadicity –
location based
services still ongoing
Comparable
Legacy
interoperability
H.246
Draft status
H.323
IP telephony
interoperability
Monolithic / OS bundled
client
DCSGROUP/ MGCP/ SDP
SIP
H.235 added later. Worse for
firewall traversal using
UDP.
Designed for it originally.
Better for firewall
traversal.
Comparable
OA&M
Equivalent – consortia
defined
Equivalent – consortia
defined
Equivalent
Procedures available
Loop Back
Invite with SDP loopback
media value and no
alerting option
Comparable – both have
MIBs defined by
consortia.
Fault Detection
See above
See above
See above
GSTN services
Security
Referencias
Packetizer: www.packetizer.com
OpenH323: www.openh323.org
SIP: www.cs.columbia.edu/sip/
SIPCenter: www.sipcenter.com
3GPP: www.3gpp.org
GSM World: www.gsmworld.com
CDMA D.G.: www.cdg.org